专题05 匀速圆周运动的物理量（解析版）-备战期末高一物理

试卷第=page22页，共=sectionpages33页专题05匀速圆周运动的物理量一、单选题1．（22-23高一下·辽宁阜新·期末）如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O点正下方处有一钉子C，把悬线另一端质量为m的小球拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球运动到悬点正下方时悬线碰到钉子，则（）A．小球的线速度突然增大 B．小球的角速度突然减小C．小球的线速度瞬间不变 D．小球的向心加速度突然减小【答案】C【详解】AC．悬线与钉子碰撞前后，线的拉力始终与小球运动方向垂直，小球的线速度不变，A错误，C正确；B．当半径减小时，由公式可知圆周运动的半径为原来的一半，则角速度是原来的2倍，B错误；D．在最低点，由公式碰到钉子后半径变为原来的一半，小球的向心加速度突然增大，D错误。故选C。2．（22-23高一下·陕西商洛·期末）除线速度、角速度和周期外，还可以用转速描述圆周运动。转速是做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数，其国际单位为r/s（转/秒）。走时准确的时钟，其秒针的转速大小为（）A．60r/s B．r/s C．30r/s D．【答案】B【详解】秒针周期为60s，由圆周运动的基本规律可得解得秒针的转速大小为故选B。3．（22-23高一下·北京东城·期末）不考虑空气阻力，下列运动中不是匀变速运动的是（）A．绕地球做匀速圆周运动的卫星 B．从窗口自由释放下落的小球C．从窗口水平抛出的小球 D．沿光滑斜面下滑的小球【答案】A【详解】A．匀变速运动是加速度不变的运动，而匀速圆周运动的加速度方向一直在改变，所以绕地球做匀速圆周运动的卫星不做匀变速运动，故A正确；B．从窗口自由释放下落的小球做自由落体运动，只受到恒定的重力作用，加速度不变，是匀变速运动，故B错误；C．从窗口水平抛出的小球做平抛运动，只受到恒定的重力作用，加速度不变，是匀变速运动，故C错误；D．沿光滑斜面下滑的小球在运动方向上只受到重力的分力，加速度不变，是匀变速运动，故D错误。故选A。4．（22-23高一下·天津·期末）如图所示为某一走时准确的时钟，时针与分针的针尖到转轴的长度之比为，a、b分别是时针和分针的针尖，则（

）A．a、b两点的周期之比为B．a、b两点的角速度之比为C．a、b两点的线速度之比为D．a、b两点的向心加速度之比为【答案】A【详解】A．时针的周期为，分针的周期为，a、b两点的周期之比为，故A正确；B．根据可知a、b两点的角速度之比为，故B错误；C．根据可知a、b两点的线速度之比为故C错误；D．根据a、b两点的向心加速度之比为故D错误。故选A。5．（22-23高一下·辽宁葫芦岛·期末）“荡秋千”是儿童时期比较喜欢的一项运动项目。在荡秋千的过程中，人和座椅整体一定不受（）A．重力 B．拉力C．空气阻力 D．向心力【答案】D【详解】在荡秋千的过程中，人和座椅整体受重力、绳子的拉力和空气阻力作用，向心力是效果力，不是整体所受的力。故选D。6．（22-23高一下·广东阳江·期末）某市区高中学生参加阳光体育运动会，有一个集体项目——“旋风跑”，如图所示，五人一组共同抬着竹竿协作配合，以最快速度向标志杆跑，到标志杆前，以标志杆为圆心，在水平面内转一圈，继续向下一个标志杆绕圈，分别绕完3个标志杆后，进入到对面接力区域，将竹竿交给下一组参赛选手，直到全队完成比赛绕标志杆运动过程视为匀速绕圈，在此过程中（）A．最内侧同学最容易被甩出去B．最外侧同学的角速度最大C．最内侧同学的向心力一定最小D．最外围同学所受合外力始终水平指向圆心【答案】D【详解】AC．根据可知与m、r有关，但由于m未知，最里面的同学不一定质量最小，所以最内侧同学的向心力不一定最小，不一定最容易被甩出去，故AC错误；B．五位图像都是绕障碍物做圆周运动，角速度相等，转动半径不同，故B错误；D．做匀速圆周运动的物体由合外力提供向心力，即合外力均指向圆心，故D正确。故选D。7．（22-23高一下·山东德州·期末）工地上起吊重物的吊车如图所示，在某次操作过程中，液压杆伸长，吊臂绕固定转轴O逆时针匀速转动，吊臂上有M、N两点，OM的长度与MN的长度之比为，下列关于M、N两点的说法正确的是（）A．线速度之比为 B．角速度之比为C．向心加速度之比为 D．周期之比为【答案】C【详解】由于OM的长度与MN的长度之比为，则B．M、N两点在吊臂上绕同一固定转轴O转动，有相同的角速度，故B错误；A．由可得线速度之比为故A错误；C．由可得加速度之比为故C正确；D．由可得周期之比为，故D错误。故选C。8．（22-23高一下·陕西咸阳·期末）如图所示，在冰上芭蕾舞表演中，演员展开双臂单脚点地做着优美的旋转动作，在将双臂逐渐放下的过程中，演员转动的速度会逐渐变快，则演员肩上某点随之转动的（）A．转速变小 B．周期变大C．线速度变大 D．角速度变小【答案】C【详解】由于演员是同一旋转体，且演员肩上的点到转轴的距离不变，由题知演员转动的速度会逐渐变快，则演员肩上某点角速度变大，根据公式可知，周期变小，转速变大，线速度变大。故选C。9．（22-23高一下·天津·期末）下列说法中正确的是（）A．物体做曲线运动时，合力的方向一定不断变化B．做曲线运动的物体其速度大小不断变化C．做曲线运动的物体，其加速度可能不变D．做曲线运动的物体，其合力的方向一定与速度方向垂直【答案】C【详解】A．合力的方向与速度方向不共线时物体就做曲线运动；合力可以是恒定的，例如平抛运动，故A错误；B．物体做曲线运动时，它的速度大小不一定变化但速度方向必定是改变的，例如匀速圆周运动，故B错误；C．只要加速度方向与速度方向不共线物体就做曲线运动，加速度可以恒定，所以做曲线运动的物体加速度可以不变，例如平抛运动，故C正确；D．做曲线运动的物体，其合力的方向与速度方向不共线，但不一定垂直，故D错误。故选C。10．（22-23高一下·北京朝阳·期末）在匀加速直线运动中，我们用加速度a描述速度v的变化快慢。与之类似，在匀加速圆周运动中可以引入角加速度来描述角速度ω的变化快慢。如图所示，M是水平圆盘上的一个点，它与圆心O间的距离为r。圆盘由静止开始绕过O点的竖直转轴匀加速转动，经过时间t，M点的线速度为v，则这段时间内M点的角加速度和转过的角度θ分别为（

）A．，B．，C．，D．，【答案】B【详解】根据v=ωr，角速度则M点的角加速度为转过的角度故选B。二、多选题11．（22-23高一下·福建莆田·期末）篮球是大家最喜欢的运动，有些奇特玩法也逐渐被解锁，一篮球被绳子拴住做匀速圆周运动，其线速度大小为3m/s，转动周期为2s，则（）A．角速度为0.5rad/s B．转速为0.5r/sC．轨迹半径为m D．加速度大小为m/s2【答案】BC【详解】A．根据角速度与周期的公式有rad/s故A错误；B．根据周期与转速的公式有r/s故B正确；C．根据线速度与角速度的公式有故C正确；D．根据加速度的公式有故D错误；故选BC。12．（22-23高一下·云南保山·期末）在如图所示的皮带传动装置（传动皮带紧绷且运动中不打滑）中，主动轮的半径为，从动轮有大小不一的两个轮且固定在同一个轴心上，半径分别为、，已知，，、、分别是三个轮边缘上的点，则当整个传动装置正常工作时，下列选项正确的是（）A．、、三点的周期之比为B．、、三点的线速度大小之比为C．、、三点的角速度大小之比为D．、、三点的角速度大小之比为【答案】AD【详解】、、三点的半径之比为、的线速度大小相等，即、的角速度相等，由得所以由，得所以根据得故选AD。13．（22-23高一下·云南保山·期末）如图所示，质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点，当轻杆绕轴OO′以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，a绳与水平面成θ角，b绳平行于水平面且长为l，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A．小球一定受a绳的拉力作用B．小球所受a绳的拉力随角速度的增大而增大C．当角速度ω>时，b绳将出现弹力D．若b绳突然被剪断，则a绳的弹力一定发生变化【答案】AC【详解】AB．对小球受力分析，在竖直方向有可知小球一定受a绳的拉力作用，且小球所受a绳的拉力随角速度的增大保持不变，选项A正确，B错误；C．当b绳刚要绷紧出现弹力时，水平方向根据牛顿第二定律联立解得ω=即当角速度ω>时，则b绳将出现弹力，故C正确；D．由于b绳可能没有弹力，故b绳突然被剪断，a绳的弹力可能不变，故D错误。故选AC。14．（22-23高一下·云南玉溪·期末）如图所示为甲、乙两球在不同轨道上做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图像，由图像可知（）A．甲球运动时，线速度大小保持不变B．甲球运动时，角速度大小保持不变C．乙球运动时，线速度大小保持不变D．乙球运动时，角速度大小保持不变【答案】AD【详解】AB．根据可知，v不变时，a与R成反比，图像为双曲线的一支，A正确，B错误；CD．根据a=ω2R可知，ω不变时，a与R成正比，图像为过原点的倾斜直线，C错误，D正确。故选AD。三、填空题15．（22-23高一下·上海徐汇·期末）地球可以看作一个半径为的球体，上海的纬度约为北纬。位于上海的物体随地球自转做匀速圆周运动的角速度为，线速度为.【答案】【详解】[1]物体随地球自转做匀速圆周运动的周期为则物体随地球自转做匀速圆周运动的角速度为[2]线速度大小为16．（22-23高一下·福建福州·期末）如图所示，小立同学使用扳手更换家里的水龙头，当用扳手拧水龙头旋转时，扳手上两点的角速度分别和，线速度大小分别为和，则，（填“>”、“=”或“<”）。【答案】=>【详解】[1]根据题意，由图可知，两点为同轴转动，则有[2]由公式可知，由于点转动半径大于点的转动半径，则有四、解答题17．（22-23高一下·宁夏吴忠·期末）为研究流水是如何转动水车的，某同学画出其截面示意图。设水管水平放置，水从管口A流出后在D处冲击轮子边缘的挡水板，可使轮子连续转动，稳定时轮子边缘线速度与水流冲击速度大小近似相等。已知流水在出水口A处的速度，AD竖直高度差，轮子半径。不计挡水板的大小，忽略空气阻力，取重力加速度，求：（1）AD水平距离；（2）轮子转动角速度w。【答案】（1）；（2）【详解】（1）设水流下落时间为t，由自由落体位移公式可得解得所以AD水平距离（2）冲击时竖直分速度合速度可表示为轮子转动角速度为18．（22-23高一下·湖北十堰·期末）如图所示，半径的圆盘绕圆心O匀速水平转动，从O点正上方距O点的高度处水平抛出一个小球（视为质点），此时圆盘半径OA（A点在圆盘边缘）恰好与小球被抛出时的初速度方向相同。取重力加速度大小，不计空气阻力。若小球只与圆盘碰撞一次，且落点为A点关于O点对称的B点，求：（1）小球被抛出时的初速度大小；（2）圆盘转动的角速度大小。【答案】（1）5m/s；（2）【详解】（1）设小球在空中运动的时间为，根据平抛运动的研究方法，竖直方向有水平方向有联立解得（2）在时间内，圆盘可能转过了0.5周、1.5周、2.5周、…经分析可知由（1）可得解得一、单选题1．（22-23高一下·福建三明·期末）如图，通过两个齿轮相互咬合的修正带上有三点A、B、C，则三点的线速度v、角速度之间的关系正确的是（）A． B． C． D．【答案】B【详解】A、C轮是共轴传动，有因为所以有而A、B轮是摩擦传动，有因为有由上可知得故ACD错误，B正确;故选B。2．（22-23高一下·上海浦东新·期末）如图，A轮通过摩擦带动B轮匀速转动，两轮间不发生相对滑动，A、B两轮转动频率分别为、，边缘的线速度大小分别为、，则（

）A．， B．，C．， D．，【答案】A【详解】根据题意，A轮通过摩擦带动B轮匀速转动，可知两轮为接触传动，接触边缘线速度大小相等，即有而，图中A轮的半径大于B轮的半径，因此可得故选A。3．（22-23高一下·安徽芜湖·期末）如图所示，带有一白点的黑色圆盘，绕过其中心且垂直于盘面的轴沿顺时针方向匀速转动，转速。在暗室中用每秒闪光21次的频闪光源照射圆盘，则可判断（

）A．白点转动的方向为逆时针，转动的周期为1sB．白点转动的方向为逆时针，转动的周期为10sC．白点转动的方向为顺时针，转动的周期为lsD．白点转动的方向为顺时针，转动的周期为10s【答案】A【详解】由题意黑色圆盘，可绕过其中心，垂直于盘面的轴匀速转动，每秒沿顺时针方向旋转20圈，即频率为在暗室中用每秒闪光21次的频闪光源照射圆盘，即则所以观察到白点逆时针旋转，则有所以观察到白点每秒逆时针旋转1圈，即转动周期为故选A。4．（22-23高一下·黑龙江哈尔滨·期末）若质量一定的某质点做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（）A．匀速圆周运动是匀变速曲线运动B．质点的动量始终不变C．质点处于平衡态D．质点的加速度始终不为零【答案】D【详解】A．匀速圆周运动是速度大小不变的非匀变速曲线运动，速度方向始终为切线方向，故A错误；B．速度的方向始终在改变，故质点的动量始终在改变，故B错误；CD．质点速度大小不变，但是方向在不断变化，故速度不断变化，因而加速度不为0，不处于平衡状态，故C错误，D正确。故选D。5．（22-23高一下·天津和平·期末）如图所示，当工人师傅用扳手拧螺母时，扳手上的P、Q两点的转动半径之比为2：3，其角速度分别为和，线速度大小分别为和，则（

）A． B．C． D．【答案】A【详解】P、Q两点同轴转动，角速度大小相等，故根据可得P、Q两点线速度之比故选A。6．（22-23高一下·广东阳江·期末）马刀锯是一种木匠常用的电动工具。其内部安装了特殊的传动装置，简化后如图所示，电动机让圆盘上的结构P做匀速圆周运动的过程中，结构P可在往复杆内自由滑动，往复杆则带动锯条在水平方向做往复运动，从而实现高速锯割。已知电动机正在顺时针转动，转动的角速度ω=250rad/s，OP=2cm。当OP与锯条运动方向的夹角θ=37°时，锯条运动的速度大小约为（）A．3m/s B．4m/s C．5m/s D．6m/s【答案】A【详解】解：由题意可将P点的速度分解为水平和竖直方向，如图所示

锯条运动的速度为又因为P点做圆周运动，则带入数值解得锯条运动的速度为：故BCD错误，A正确。7．（22-23高一下·山东威海·期末）如图所示，甲轮通过皮带带动乙轮做匀速圆周运动，乙轮半径是甲的两倍，A、B两点分别为甲、乙两轮边缘上的点，皮带与轮子不打滑。关于A、B两点，下列说法正确的是（）A．线速度大小之比为B．角速度大小之比为C．周期之比为D．加速度大小之比为【答案】B【详解】A．由于甲、乙两轮通过皮带传动，则可知两轮边缘的线速度大小相同，因此有即故A错误；B．根据题意有而由线速度与角速度的关系可得故B正确；C．根据可得故C错误；D．根据可得加速度大小之比为故D错误。故选B。8．（22-23高一下·湖南湘西·期末）第一次工业革命的关键是蒸汽机的发明，蒸汽机通过连杆把往复直线运动转化为圆周运动。如图所示的机械装置可以将滑块的往复直线运动转化为圆周运动，连杆AB、OB可绕图中A、B、O三处的转轴转动。已知OB杆长为L，当连杆AB与水平方向夹角为，AB杆与OB杆的夹角为β时，滑块A向左以速度v做直线运动，OB绕O点沿逆时针方向做匀速转动的角速度为（）A． B． C． D．【答案】A【详解】设滑块的水平速度大小为v，A点的速度的方向沿水平方向，如图将A点的速度分解如图所示

根据运动的合成与分解可知，滑块沿杆方向的分速度B点做圆周运动，实际速度是圆周运动的线速度，可以分解为沿杆方向的分速度和垂直于杆方向的分速度，如图设B的线速度为，则又又二者沿杆方向的分速度是相等的，即联立可得匀速转动的角速度为故选A。9．（22-23高一下·吉林延边·期末）如图所示的皮带传动装置，主动轮上两轮的半径分别为3r和r，从动轮上轮的半径为2r，A、B、C分别为轮缘上的三点，设皮带不打滑，则下列比例关系错误的是（）A．A、B、C三点的加速度大小之比为B．A、B、C三点的线速度大小之比为C．A、B、C三点的角速度之比为D．A、B、C三点的周期之比为【答案】D【详解】BC．A点和B点是同轴转动，具有相同的角速度，根据可知B点与C点是共传送带转动，具有相同的线速度，根据可知则有，故BC正确；A．由向心加速度公式可得故A正确；D．根据周期公式可得故D错误。本题选错误项，故选D。10．（22-23高一下·河南平顶山·期末）如图所示，是一种能够实现换挡变速的自行车，通过改变链条链接的脚踏齿轮半径或从动轮齿轮半径实现换挡变速。已知人踩脚踏板的速率大小不变，下列说法正确的是（

）A．链条链接的脚踏齿轮半径增大了，则行驶速度减小B．链条链接的从动轮齿轮半径减小了，则行驶速度增大C．链条链接的脚踏齿轮半径和从动轮齿轮半径同比例增大时，则行驶速度增大D．链条链接的脚踏齿轮半径和从动轮齿轮半径同比例减小时，则行驶速度增大【答案】B【详解】A．链条传动，线速度相同，继而有即有又有行驶速度r为自行车后轮半径，依据题意不变，脚踏齿轮半径增大，则有v增大，即行驶速度增大，故A错误；B．同理，从动轮齿轮半径减小，则有v增大，即行驶速度增大，故B正确；CD．链条链接的脚踏齿轮半径和从动轮齿轮半径同比例增大或减小时，则v不变，即行驶速度不变，故CD错误。故选B。11．（22-23高一下·浙江宁波·期末）如图所示，P、Q为固定在自行车后轮上的两个传动齿轮，与车后轮同角速度转动，通过链条与脚踏轮M连接，P轮的半径比Q轮的大。保持M以恒定角速度转动，将链条由Q轮换到P轮，下列说法正确的是（）A．车后轮的转速变大B．车后轮转动的角速度变小C．车后轮转动的周期不变D．车子前进的速度变大【答案】B【详解】B．车后轮通过链条与脚踏轮M连接，线速度